Anhängekupplung mit einer Sensoranordnung
und einem Drehmitnahmekörper
[0001] Die Erfindung betrifft eine Anhängekupplung für ein Zugfahrzeug, insbesondere ein
Personen-Kraftfahrzeug, zum Anhängen eines Anhängers an das Zugfahrzeug, mit einer
Kupplungseinrichtung, die einen Kugelträger und eine an einem freien Ende des Kugelträgers
angeordnete Kupplungskugel zum drehbaren Lagern einer Kupplungsaufnahme einer Zugkugelkupplung
des Anhängers umfasst, wobei eine Innenfläche der Kupplungsaufnahme an einer Kugeloberfläche
der Kupplungskugel gleiten kann, und mit einer Sensoranordnung zur Erfassung eines
Drehwinkels der Zugkugelkupplung bezüglich des Kugelträgers.
[0002] Eine Anhängekupplung für ein Zugfahrzeug, die einen Sensor zur Drehwinkelerfassung
des Anhängers relativ zum Zugfahrzeug enthält, geht beispielsweise aus
DE 103 34 000 A1 hervor. Es wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, den gesamten Kugelkopf relativ
zu einem Stangenteil, an dem der Kugelkopf angeordnet ist, zu drehen und die relative
Verdrehung des Kugelkopfes zur Stange mittels eines Magnetfeldsensors zu erfassen.
Ein anderes Ausführungsbeispiel aus diesem Dokument betrifft eine Anhängekupplung,
bei der der Magnetsensor fest in die Kupplungskugel integriert ist und durch ein Erregerfeld
eines Magneten betätigt wird, das in der Kupplungsaufnahme angeordnet ist.
[0003] Sofern die Kupplungskugel drehbar gelagert ist, sind die Anforderungen an das Lagerkonzept
sehr hoch. Daher ist in
DE 10 2008 045 695 eine verbesserte Lageranordnung zum drehbeweglichen Lagern der Kupplungskugel bezüglich
des Kugelträgers erläutert.
[0004] Davon ausgehend ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anhängekupplung
mit einer Sensoranordnung zur Drehwinkelerfassung bereitzustellen, die eine hohe Verschleißfestigkeit
aufweist.
[0005] Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Anhängekupplung der eingangs genannten Art vorgesehen,
dass sie eine Drehmitnahmeeinrichtung aufweist, die mindestens einen in einer Kontaktstellung
vor die Kugeloberfläche vorstehenden Drehmitnahmekörper aufweist, der relativ zu der
Kugeloberfläche an der Kupplungseinrichtung drehbar gelagert ist und eine zu einem
reibschlüssigen und/oder formschlüssigen und/oder kraftschlüssigen Drehmitnahmekontakt
mit der Kupplungsaufnahme ausgestaltete Drehmitnahmefläche aufweist, und dass die
Sensoranordnung zur Erfassung eines Drehwinkels des mindestens einen Drehmitnahmekörpers
relativ zu dem Kugelträger ausgestaltet ist.
[0006] Weiterhin wird zur Lösung dieser Aufgabe eine Sensoranordnung bereitgestellt, die
vorzugsweise als eine Art Sensormodul ausgestaltet ist, und an eine entsprechend vorbereitete
Anhängekupplung anbaubar ist.
[0007] Die Drehmitnahmefläche ist also beispielsweise mit der Innenfläche der Kupplungsaufnahme
in Drehmitnahmekontakt. Möglich ist aber vorteilhaft auch, dass der Drehmitnahmekörper
z.B. mit einer Randfläche der Kupplungsaufnahme in Drehmitnahmekontakt ist, z.B. einem
Umfangsrand der Kupplungsaufnahme.
[0008] Der Drehmitnahmekörper ist vorzugsweise so ausgestaltet und/oder vorgesehen, dass
er nicht vor eine Außenseite oder eine Außenfläche der Kupplungsaufnahme vorsteht,
wenn die Zugkugelkupplung des Anhängers an die Anhängekupplung des Zugfahrzeugs angekuppelt
ist. Der Drehmitnahmekörper ist zweckmäßigerweise nicht zum Durchdringen der Kupplungsaufnahme
der Zugkugelkupplung vorgesehen und/oder ausgestaltet.
[0009] Der Drehmitnahmekörper verbleibt zweckmäßigerweise an der Anhängekupplung, wenn die
Zugkugelkupplung abgekuppelt wird. Er muss also beim Abkuppeln der Zugkugelkupplung
nicht demontiert werden.
[0010] Mit Kugeloberfläche im Sinne der Erfindung ist selbstverständlich die der Kupplungsaufnahme
der Zugkugelkupplung zugeordnete Kugeloberfläche der Kupplungskugel gemeint, also
auch deren oberseitige normgerechte Abflachung, wobei diese durch den Drehmitnahmekörper
auch sozusagen ersetzt sein kann. Die Kupplungskugel hat auch unterseitig vorteilhaft
eine Art Bund oder Halterand.
[0011] Bei der Anhängekupplung ist dementsprechend beispielsweise ein Aufnahmeraum für die
Sensoranordnung bzw. das Sensormodul vorhanden. Weiterhin ist es zweckmäßig, wenn
die Kupplungseinrichtung einen Lagerkanal und/oder einen Durchgangskanal und/oder
einen Einsteckkanal zum Aufnehmen und/oder Einbringen und/oder Lagern der Drehmitnahmeeinrichtung
aufweist. Mithin ist es also möglich, eine Anhängekupplung zunächst ohne die erfindungsgemäß
ausgestaltete Sensoranordnung herzustellen, die dann sozusagen als Nachrüstlösung
ein- oder angebaut wird. Weiterhin ist es denkbar, dass ein und dieselbe Anhängekupplung
mit und ohne Sensoranordnung im Serieneinsatz ist, d.h. dass je nach Ausrüstungsstufe
des jeweiligen Zugfahrzeuges wahlweise die Anhängekupplung mit und ohne Sensoranordnung
montiert wird. Dabei kann der Drehmitnahmekörper oder ein entsprechendes Ersatzteil
mit dem Drehmitnahmekörper entsprechender Außenkontur montiert sein, so dass die Kugeloberfläche
der Kupplungskugel, also auch deren oberseitige normgerechte Abflachung, vollständig
für die Kupplungsaufnahme der Zugkugelkupplung bereitsteht, auch wenn keine Sensoranordnung
montiert ist.
[0012] Ein Grundgedanke der Erfindung ist es, dass nicht die Kupplungskugel drehbar ist,
sondern lediglich der Drehmitnahmekörper das jeweils bewegliche Bauteil darstellt.
Somit ist die Anhängekupplung mechanisch fest. Insgesamt bildet die Kupplungseinrichtung
mit der Kupplungskugel zweckmäßigerweise eine einzige, vorzugsweise einstückige, Baueinheit.
Das bewegliche Glied wird durch die Drehmitnahmeeinrichtung bereitgestellt, die bei
Verschleiß ohne weiteres auswechselbar ist. Damit wird insgesamt eine sehr stabile,
hoch belastbare Baueinheit erzielt, die dem täglichen Fahrbetrieb optimal Stand halten
kann. Dies ermöglicht unter anderem eine preisgünstige Fertigung. Weiterhin ist es
auch unter Sicherheitsaspekten vorteilhaft, wenn die Kupplungseinrichtung eine in
sich starre, feste Baueinheit darstellt, so dass selbst bei Ausfall der Sensoranordnung,
bei einem Verschleiß des Drehmitnahmekörpers oder dergleichen, weiterhin ein sicherer,
zuverlässiger Fahrbetrieb des Gespanns aus Zugfahrzeug und Anhänger möglich ist.
[0013] Die Anhängekupplung in Verbindung mit der anhängerseitigen Zugkugelkupplung ermöglicht
zahlreiche Drehfreiheitsgrade, insbesondere eine bei Kurvenfahrt des Gespanns erforderliche
Drehbarkeit um eine im Wesentlichen vertikale Schwenk- oder Drehachse.
[0014] Es versteht sich, dass die erfindungsgemäße Anhängekupplung zwar mehrere Drehmitnahmekörper
aufweisen kann. Bevorzugt ist jedoch ein einziger Drehmitnahmekörper.
[0015] Zwischen der Sensoranordnung und dem mindestens einen Drehmitnahmekörper ist zweckmäßigerweise
ein Drehübertragungsglied angeordnet. Das Drehübertragungsglied ist beispielsweise
durch eine Drehwelle gebildet oder enthält eine Drehwelle.
[0016] Die Mitnahmeeinrichtung, beispielsweise deren Drehübertragungsglied, deren Drehmitnahmekörper
oder sonstige Komponenten sind zweckmäßigerweise mittels einer Lageranordnung derart
an der Kupplungseinrichtung bzw. deren Grundkörper gelagert, dass die Reibung zwischen
dem Drehmitnahmekörper und der Kupplungsaufnahme, wenn diese auf die Anhängekupplung
aufgesetzt ist, wesentlich größer ist als diejenige Reibung, die zwischen der Drehmitnahmeeinrichtung
bzw. deren Komponenten und der Kupplungseinrichtung vorhanden ist. Beispielsweise
ist die Reibung zwischen der Zugkugelkupplung und dem Drehmitnahmekörper zweimal so
groß, zweckmäßigerweise sogar drei- bis zehnmal so groß, vorzugsweise sogar elf- bis
dreißigmal so groß wie eine Reibung zwischen der Drehmitnahmeeinrichtung bzw. deren
Komponenten und der Kupplungseinrichtung, d.h. beispielsweise deren Grundkörper. Man
kann dies beispielsweise bereits durch Gleitlager, Lagerscheiben oder dergleichen
erreichen. Es könnten aber auch Wälzlager, beispielsweise Kugellager oder Rollenlager,
zur besonders leichtgängigen Lagerung der Drehmitnahmeeinrichtung bezüglich der feststehenden
Komponenten der Anhängekupplung vorgesehen sein.
[0017] Bevorzugt sind die Kupplungskugel und die Sensoranordnung an einander entgegensetzten
Seiten des Kugelträgers angeordnet. Somit ist es beispielsweise möglich, die Sensoranordnung
sozusagen von unten an den Kugelträger anzubauen, wohingegen die Kupplungskugel an
der Oberseite angeordnet ist. In diesem Zusammenhang erweist sich auch das Drehübertragungsglied
als vorteilhaft, das nämlich die Drehwinkelvorgabe des Anhängers auf die Sensoranordnung
überträgt.
[0018] Bevorzugt ist es, wenn das Drehübertragungsglied und der mindestens eine Drehmitnahmekörper
lösbar miteinander verbunden sind. Dabei ist beispielsweise eine formschlüssige Verbindung
zweckmäßig. Bevorzugt sind das Drehübertragungsglied und der Drehmitnahmekörper werkzeuglos
voneinander lösbar. Aus Gründen des Diebstahlschutzes kann es allerdings auch vorteilhaft
sein, wenn der Drehmitnahmekörper nur mit einem Werkzeug, insbesondere nur einem Spezialwerkzeug,
mit dem Drehübertragungsglied verbunden werden kann. Jedenfalls ermöglicht die lösbare
Verbindung des Drehübertragungsglieds und des Drehmitnahmekörpers ein leichtes Austauschen,
beispielsweise wenn der Drehmitnahmekörper verschlissen ist.
[0019] Der mindestens eine Drehmitnahmekörper und das Drehübertragungsglied sind zweckmäßigerweise
drehfest miteinander verbunden. Beispielsweise greifen der Drehmitnahmekörper und
das Drehübertragungsglied formschlüssig ineinander ein. Es kann aber auch ein Verbindungsglied,
beispielsweise eine Kugel, eine Nut oder dergleichen vorgesehen sein.
[0020] Eine andere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Drehmitnahmekörper
und das Drehübertragungsglied zwar drehgekoppelt, jedoch relativ zueinander beweglich
sind. Die Drehkopplung wird vorzugsweise über ein Getriebe realisiert. Dieses Getriebe
kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass der Drehmitnahmekörper das Drehübertragungsglied
antreibt. Aber auch der zwischengeschaltete Getriebekomponenten, beispielsweise Zahnräder,
Treibräder, Zahnriemen, Reibriemen oder dergleichen mehr sind ohne weiteres möglich.
[0021] Jedenfalls ist es bevorzugt, wenn der Drehmitnahmekörper und das Drehübertragungsglied
vorzugsweise ohne Schlupf miteinander drehgekoppelt sind, insbesondere miteinander
drehfest sind. Es versteht sich, dass die bewegliche Kopplung zwischen Drehmitnahmekörper
und Drehübertragungsglied zwar direkt möglich ist, aber auch indirekt.
[0022] Das Getriebe kann beispielsweise ein Reibradgetriebe, ein Zahnradgetriebe, ein Riemengetriebe
oder dergleichen mehr umfassen.
[0023] Das Drehübertragungsglied und der mindestens eine Drehmitnahmekörper sind zweckmäßigerweise
durch eine Rastanordnung miteinander verrastbar.
[0024] Diese Rastanordnung kann beispielsweise einen Rastvorsprung an einem Bauteil aufweisen,
der in eine entsprechende Rastausnehmung am anderen Bauteil rastend eingreift. Eine
solche Verrastung ist beispielsweise schon dadurch möglich, dass das Drehübertragungsglied
eine federnde Eigenschaft aufweist. Somit ist ein zusätzliches Federelement nicht
notwendig, um die beiden Komponenten miteinander zu verrasten.
[0025] Eine bevorzugte Ausführungsform der Rastanordnung sieht vor, dass das Drehübertragungsglied
und/oder der Drehmitnahmekörper ein federbelastetes Rastglied aufweist, beispielsweise
eine Kugel, einen federbelasteten Bolzen oder dergleichen. Das Rastglied greift in
eine insbesondere als Nut ausgestaltete Rastaufnahme ein. Es versteht sich, dass die
Rastaufnahme selbstverständlich auch als Kugelkalotte ausgestaltet sein kann. Die
Nut verläuft vorzugsweise parallel zu einer Drehachse, um die der Drehmitnahmekörper
drehbar gelagert ist, und/oder parallel zu einer Aufsteckrichtung, in der der Drehmitnahmekörper
auf das Drehübertragungsglied aufsteckbar ist.
[0026] Die Nut oder Kugelkalotte ist zweckmäßigerweise etwas schmaler als eine Breite des
Rastgliedes, das an seiner Eingreifseite oder Rastseite eine Schräge oder Rundung
aufweist, beispielsweise als Kugel oder gerundeter Bolzen ausgestaltet ist. Auf diese
Weise wird möglichst einfach eine Spielfreiheit der Verrastung hergestellt, so dass
die Drehmitnahme spielfrei ist. Das Rastglied liegt nämlich stets an den Seitenkanten
der Rastaufnahme an, wenn diese etwas schmaler als das zweckmäßigerweise gerundete
oder auch mindestens eine sonstige, beispielsweise keilförmige Schrägfläche aufweist,
in die Rastaufnahme eingreift.
[0027] Weiterhin ist es möglich, dass zwischen dem Drehübertragungsglied und dem Drehmitnahmekörper
eine Drehmomentbegrenzungseinrichtung vorhanden ist. Bei Überschreitung eines Schwellenmoments
hebt diese Drehmomentbegrenzungseinrichtung den Drehschluss zwischen dem Drehmitnahmekörper
und dem Drehübertragungsglied auf. Somit kann beispielsweise ein Verklemmen verhindert
werden, was letztlich auch eine Zerstörung oder einen vorzeitigen Verschleiß der Drehmitnahmeeinrichtung
oder auch der Sensoranordnung zur Folge haben kann.
[0028] Bevorzugt lagert das Drehübertragungsglied den Drehmitnahmekörper drehbar bezüglich
eines Grundkörpers der Kupplungseinrichtung. Der Grundkörper stellt vorzugsweise einstückig
den Kugelträger und die Kupplungskugel bereit. An dieser Stelle sei bemerkt, dass
die Kupplungseinrichtung selbstverständlich auch mehrteilig aufgebaut sein kann, so
dass beispielsweise der Kugelträger und die Kupplungskugel miteinander verschraubt
sind, auch unter Zwischenschaltung eines weiteren Bauelements, beispielsweise eines
Abstandsstücks.
[0029] Die Drehmitnahmeeinrichtung weist zweckmäßigerweise ein mit dem mindestens einen
Drehmitnahmekörper drehgekoppeltes Erregerglied auf. Das Erregerglied ist beispielsweise
ein Erregermagnet oder weist einen Erregermagneten auf. Vorzugsweise ist das Erregerglied
sozusagen passiv, d.h. dass die Sensoranordnung, die zweckmäßigerweise elektrisch
betrieben wird, ortsfest ist, während das Erregerglied mit der Drehmitnahmeeinrichtung
mit dreht und beispielsweise ein Magnetfeld, ein elektrisches Feld erzeugt oder ablenkt.
Es ist aber auch möglich, dass das Erregerglied ein optisches Glied ist, das beispielsweise
Licht erzeugt und/oder einen Strahlungsverlauf beeinflusst, z.B. eine Reflektorscheibe,
ein Prisma oder dergleichen.
[0030] Bevorzugt ist es, wenn eine Abschirmung für das Erregerglied vorhanden ist. Beispielsweise
ist die Abschirmung an der Drehmitnahmeeinrichtung vorhanden. Es versteht sich, dass
die Abschirmung aber auch an einer sonstigen Stelle, auch ortsfest, vorhanden sein
kann. Die Abschirmung schützt beispielsweise vor optischen, magnetischen oder elektrischen
Einflüssen. So ist die Abschirmung beispielsweise aus einem nicht magnetischen Material,
zum Beispiel Aluminium. Bevorzugt ist es, wenn die Abschirmung beispielsweise an dem
Drehübertragungsglied angeordnet ist und einen Schirm um das Erregerglied bildet.
Man kann beispielsweise, wie in den Ausführungsbeispielen noch deutlich wird, das
Erregerglied, beispielsweise den Erregermagneten, sozusagen in die Abschirmung oder
einen Abschirmkörper einbetten. Es versteht sich, dass die Abschirmung einen oder
mehrere Abschirmkörper, Abschirmbeschichtungen oder dergleichen aufweisen kann.
[0031] Bevorzugt ist der mindestens eine Drehmitnahmekörper durch eine Federanordnung in
die Kontaktstellung federbelastet. Somit hält die Federanordnung den Drehmitnahmekörper
bzw. die Drehmitnahmefläche desselben in Kontakt mit der Kupplungsaufnahme.
[0032] Die Federanordnung dient beispielsweise dazu, einen Ausgleich zwischen einerseits
dem Drehmitnahmekörper und andererseits der Zugkugelkupplung zu schaffen. Die Federanordnung
kann auch die Funktion einer Nachstelleinrichtung haben, die beispielsweise bei Verschleiß
des Drehmitnahmekörpers wirkt.
[0033] Denkbar ist es aber auch, dass der Drehmitnahmekörper in sich federnd ist, beispielsweise
aus einem entsprechend flexiblen Material besteht oder eine solche flexible Beschichtung
aufweist, um so den Kontakt mit der Kupplungsaufnahme herzustellen und zu halten.
[0034] Bei der Federanordnung ist es bevorzugt, wenn sie sich an einem Drehlager, beispielsweise
an einem Lagerring, einer Anlaufscheibe, oder dergleichen, abstützt, mit dem die Drehmitnahmeeinrichtung
an einem Grundkörper der Kupplungseinrichtung drehbar gelagert ist. Somit dreht die
Federanordnung sozusagen mit. Es ist aber auch möglich, dass zwischen der Federanordnung
und dem Drehmitnahmekörper und oder dem Drehübertragungsglied ein Drehlager vorhanden
ist. Mit dem vorgenannten Lagerring ist beispielsweise ein Ring eines Kugellagers
oder eines Wälzlagers gemeint.
[0035] Der mindestens eine Drehmitnahmekörper ist zweckmäßigerweise in der Kontaktstellung
oder in der Ruhestellung festlegbar, beispielsweise verrastbar, wobei der Drehmitnahmekörper
in der Ruhestellung mit der Kugeloberfläche fluchtet oder hinter die Kugeloberfläche
zurückversetzt ist. Jedenfalls steht der Drehmitnahmekörper nicht oder nur unwesentlich
vor die Kugeloberfläche vor, wenn er in der Ruhestellung ist.
[0036] Eine solche Verrastung kann beispielsweise als eine sogenannte Push-Push-Funktion
realisiert sein. So kann beispielsweise der Drehmitnahmekörper durch einmaliges Drücken
in seine Ruhestellung gebracht werden, durch ein weiteres Drücken in die Kontaktstellung
vorfedern. Weiterhin ist es denkbar, dass beispielsweise ein Festlegeglied, insbesondere
ein Splint oder dergleichen, zum Festlegen des Drehmitnahmekörpers in der Ruhestellung
vorgesehen ist.
[0037] Zum Halten des Drehmitnahmekörpers in der Ruhestellung oder auch zum Freigeben in
die Kontaktstellung ist zweckmäßigerweise eine Halteanordnung vorgesehen, beispielsweise
die vorgenannte Rastanordnung. In der Ruhestellung steht der Drehmitnahmekörper weniger
weit vor die Kugeloberfläche vor als in der Kontaktstellung, d.h. er fluchtet beispielsweise
mit der Kugeloberfläche oder steht hinter diese zurück. Es ist aber auch denkbar,
dass der Drehmitnahmekörper in der Ruhestellung noch immer etwas vor die Kugeloberfläche
vorsteht, jedoch nicht soweit, wie in der Kontaktstellung.
[0038] Die Halteanordnung umfasst beispielsweise eine Herzkurve, wie man sie von Kugelschreibermechaniken
kennt. Eine Beschreibung dazu findet sich beispielsweise im Gebrauchsmuster
DE 70 15 045 oder auch der Offenlegungsschrift
DE 146 16 07. In diesem Zusammenhang kann die Halteanordnung auch so getroffen sein, dass sie
ein Weiterschalten des Drehmitnahmekörpers um die Drehachse ermöglicht, um beispielsweise
einen Verschleiß des Drehmitnahmekörpers auszugleichen, wie beispielsweise in
DE 70 15 045 beschrieben.
[0039] Die Halteanordnung kann auch ein Betätigungsglied oder Aktivierungsglied aufweisen,
das eine vor die Kupplungseinrichtung, beispielsweise die Kugeloberfläche, vorstehende
Betätigungsfläche aufweist. Beispielsweise beim Aufsetzen der Zugkugelkupplung oder
durch Bedienereingriff wird die Betätigungsfläche betätigt, so dass das Betätigungsglied
in eine Freigabestellung verstellt wird. In dieser Freigabestellung ermöglicht das
Betätigungsglied eine Verstellung des Drehmitnahmekörpers in Richtung der Kontaktstellung,
während in einer Blockierstellung des Betätigungsgliedes der Drehmitnahmekörper in
der Ruhestellung gehalten wird. Nun ist es möglich, dass das Betätigungsglied unmittelbar
auf den Drehmitnahmekörper wirkt, d.h. die Freigabe oder Blockierung des Drehmitnahmekörpers
selbst bewirkt. Bevorzugt wirkt das Betätigungsglied jedoch auf die Rastanordnung,
beispielsweise das Rastglied, mit der das Drehübertragungsglied und der mindestens
eine Drehmitnahmekörper miteinander verrastbar sind. Es ist auch möglich, dass das
Betätigungsglied die Rastaufnahme verstellt, beispielsweise einen Boden derselben
verstellt. Beispielsweise ermöglicht das Betätigungsglied in der Freigabestellung,
dass das Rastglied in der zweckmäßigerweise eine Drehmitnahme realisierenden Rastaufnahme
positioniert ist, während das Betätigungsglied in der Blockierstellung das Rastglied,
beispielsweise die vorgenannte Kugel, in einen Blockieraufnahme einrasten lässt.
[0040] Die geometrische Gestalt der Kugeloberfläche umfasst eine vom Kugelträger abgewandte
Oberseite, beispielsweise eine Stirnseite oder eine Abflachung, wie bei Anhängekupplungen
üblich, und eine sich zwischen der Oberseite und dem Kugelträger erstreckende Umfangsmantelfläche.
Nun ist es möglich, einen oder mehrere der Drehmitnahmekörper an verschiedenen Stellen
einer solchen Kupplungskugel anzuordnen. Beispielsweise ist ein Drehmitnahmekörper
vorgesehen, der in der Kontaktstellung vor die Oberseite zur Erfassung einer relativen
Verdrehung der Kupplungsaufnahme zu der Kupplungskugel um eine im Wesentlichen vertikale
Achse vorsteht.
[0041] Aber auch am sozusagen äquatorialen Umfang, jedenfalls an einem Zwischenbereich zwischen
der Oberseite und der Unterseite der Kupplungskugel, kann ein Drehmitnahmekörper vorgesehen
sein. Bevorzugt ist der Drehmitnahmekörper an einer in Fahrtrichtung vorderen Seite
der Kugelmanteloberfläche oder Umfangsmantelfläche vorgesehen. In der Regel drückt
nämlich eine Verriegelung oder Verriegelungsbacke der Zugkugelkupplung auf die Fahrtrichtung
hintere Umfangsmantelfläche der Kupplungskugel.
[0042] Der vor die Oberseite vorstehende Drehmitnahmekörper ist zwar vorzugsweise für eine
relative Verdrehung der Kupplungsaufnahme zur Kupplungskugel um eine im Wesentlichen
vertikale Achse (bei Gebrauch der Anhängerkupplung) vorgesehen. Es ist aber auch möglich,
dort einen Drehmitnahmekörper vorzusehen, der eine dazu winkelige Verdrehung erfassen
kann, beispielsweise um eine im Wesentlichen horizontale Achse. Selbstverständlich
gilt dasselbe auch für den Drehmitnahmekörper, der in der Kontaktstellung vor die
Umfangsmantelfläche vorsteht. Dieser dient zwar bevorzugt dazu, eine Verdrehung der
Kupplungsaufnahme zur Kupplungskugel um eine im Wesentlichen vertikale Achse zu erfassen.
Es ist aber auch möglich, dass der Drehmitnahmekörper eine Verdrehung um eine im Wesentlichen
horizontale Achse erfasst bzw. dazu vorgesehen ist.
[0043] Der Drehmitnahmekörper kann völlig unterschiedliche Geometrien aufweisen. Bevorzugt
ist der Drehmitnahmekörper beispielsweise durch ein Kappenelement, durch einen stirnseitig
auf das Drehübertragungsglied angebrachten Stirnseitenkörper oder dergleichen gebildet.
Es ist aber auch möglich, dass der Drehmitnahmekörper beispielsweise durch ein Rad,
ein Flügelsegment, einen vorstehenden Stift oder dergleichen mehr gebildet wird. Weiterhin
ist es denkbar, den Drehmitnahmekörper beispielsweise als flexiblen Riemen auszugestalten,
der seinerseits wiederum das Übertragungsglied und/oder unmittelbar das vorher bereits
erläuterte Erregerglied, beispielsweise einen Erregermagneten, antreibt.
[0044] Der Drehmitnahmekörper ist in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein
Kugelsegment oder als eine Art Kugelkappe ausgestaltet. Die Kupplungskugel hingegen
ist keine Vollkugel, sondern sozusagen eine Teilkugel. Das Kugelsegment ist nunmehr
so getroffen, dass es die Teilkugel insgesamt zu einer Gesamtkugel ergänzt.
[0045] Dazu ist wieder zu betonen, dass die Gesamtkugel selbstverständlich nicht allseitig
kugelig sein muss, sondern beispielsweise in sich üblicher Weise an ihrer Unterseite
einen Rand oder einen Bund aufweist und an ihrer Oberseite abgeflacht sein kann. Selbstverständlich
bildet das Kugelsegment diese Abflachung zweckmäßigerweise ebenfalls aus, wenn es
dessen vertikal stirnseitigen, beim Fahrbetrieb der Anhängekupplung in der Regel oberseitigen
Bereich umfasst oder bildet.
[0046] An dieser Stelle sei bemerkt, dass das Kugelsegment selbstverständlich auch an einer
Seitenfläche der Gesamtkugel vorgesehen sein kann.
[0047] Weiterhin ist festzuhalten, dass das Kugelsegment und die Teilkugel zweckmäßigerweise
mit geringem Abstand miteinander verbunden sind, so dass insgesamt eine normgerechte
kugelige Gestalt gegeben ist.
[0048] Das Kugelsegment bildet zweckmäßigerweise wie bereits erwähnt eine vertikal obere
Stirnseite der Gesamtkugel.
[0049] Bevorzugt ist es, wenn das Kugelsegment an einer äquatorial oberen Seite der Gesamtkugel
angeordnet ist.
[0050] Bei dieser Ausführungsform sowie aber auch bei einer anderen Positionierung des Kugelsegmentes
an der Gesamtkugel, beispielsweise einer beim Fahrbetrieb der Anhängekupplung horizontal
schrägen Position, ist es vorteilhaft, wenn das Kugelsegment bzw. der Drehmitnahmekörper
einen kleineren Anteil an der Kugeloberfläche der Gesamtkugel hat als vorteilhaft
die feststehende Teilkugel oder Grundkugel.
[0051] Zwischen einer dem Kugelsegment zugewandten Stirnseite der Teilkugel und dem Kugelsegment
ist zweckmäßigerweise eine zusätzliche Lagerung vorhanden, z.B. ein Gleitlager, ein
Wälzlager oder dergleichen. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein Dichtring oder
sonstige Dichtmittel vorhanden sind. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform sieht
vor, dass das jeweilige Gleit- und Wälzlager im Innenraum des Dichtringes oder einer
sonstigen, zweckmäßigerweise ringförmigen Richtung angeordnet ist und so vor Umwelteinflüssen
geschützt ist.
[0052] Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das den Drehmitnahmekörper bildende
Kugelsegment mit dem vorbeschriebenen Drehübertragungsglied drehfest gekoppelt ist,
beispielsweise verstiftet oder verklebt. Eine vorteilhafte Anordnung sieht dabei vor,
dass der Drehübertragungsglied eine Drehlagerung des Kugelsegmentes gegenüber beim
Fahrbetrieb horizontal wirkenden Kräften bereitstellt, während das Lager zwischen
dem Kugelsegment und der Teilkugel nach vertikal unten, das heißt in Richtung der
Drehachse wirkende Kräfte aufnimmt. Es ist auch möglich, dass das Drehübertragungsglied
den Drehmitnahmekörper bezüglich Kräften längs und quer zur Drehachse, z.B. vertikal
und horizontal, lagert.
[0053] Der Drehmitnahmekörper besteht zweckmäßigerweise aus einem Antirutsch-Material oder
ist mit einem solchen beschichtet. Als Antirutsch-Material hat sich zum Beispiel Nitrilkautschuk
als vorteilhaft herausgestellt. Es versteht sich, dass der Drehmitnahmekörper auch
Verstärkungen und dergleichen mehr aufweisen kann, beispielsweise Metallspäne oder
Fasern.
[0054] Der Drehmitnahmekörper kann auch eine Formschlusskontur, beispielsweise eine Formschlussaufnahme
und/oder einen Formschlussvorsprung (oder auch mehrere jeweils davon) zur Herstellung
eines Formschlusses mit der Kupplungsaufnahme aufweist.
[0055] Das Antirutschmaterial trägt dazu bei, dass die Reibung zwischen Drehmitnahmekörper
und Kupplungsaufnahme größer ist als eine innere Reibung der Drehmitnahmeeinrichtung
bezüglich der Kupplungseinrichtung.
[0056] Es versteht sich, dass auch ein kraftschlüssiger Halt möglich ist. Dazu ist zweckmäßigerweise
vorgesehen, dass die Drehmitnahmeeinrichtung einen oder mehrere Magneten aufweist,
die den Drehmitnahmekörper sozusagen in Richtung der Kupplungsaufnahme ziehen, die
in der Regel ferromagnetisch ist. Beispielsweise hat die Drehmitnahmeeinrichtung eine
Ausnehmung, in die ein Magnet eingesetzt ist. Es versteht sich, dass oberhalb des
Magneten zweckmäßigerweise noch eine Antirutsch-Beschichtung oder Fläche, eine Beschichtung
aus einem elastischen Material oder dergleichen, vorgesehen sein kann, so dass der
Magnet nicht unmittelbar an die Kupplungsaufnahme herangezogen wird. Jedenfalls ermöglicht
der Magnet einen Kraftschluss zwischen Drehmitnahmeeinrichtung und Kupplungsaufnahme,
so dass die Drehmitnahmeeinrichtung bei einer Drehung der Kupplungsaufnahme bezüglich
der Kupplungseinrichtung mitgenommen wird. An Stelle eines einzelnen Magneten könnten
aber auch magnetische Partikel in ein zweckmäßigerweise elastomeres Material eingebettet
sein, beispielsweise das vorgenannte Antirutsch-Material.
[0057] Die Sensoranordnung ist zweckmäßigerweise in einem Schutzgehäuse angeordnet. Das
Schutzgehäuse ist beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial, insbesondere aus einem
faserverstärkten Kunststoffmaterial, beispielsweise glasfaserverstärktem Kunststoffmaterial.
Bevorzugt ist das Kunststoffgehäuse aus Polyamid (PA), wobei hier eine Glasfaserverstärkung
(GF) möglich ist.
[0058] Die Sensoranordnung kann optional auch zusätzlich zu dem Drehwinkel-Sensor signalverarbeitende
Komponenten enthalten, beispielsweise eine das Ausgangssignal des Sensors verarbeitende,
ein Sensorsignal erzeugende Verarbeitungseinheit. Weiterhin ist es möglich, dass die
Sensoranordnung einen Buskoppler enthält.
[0059] Besonders bevorzugt ist ein modulares Konzept derart, dass beispielsweise bei der
Sensoranordnung ein Anschluss für ein Zusatzmodul vorhanden ist, wobei das Zusatzmodul
weitere Signalverarbeitungsfunktionen realisieren kann. So ist es beispielsweise denkbar,
dass die Sensoranordnung als solche den Drehwinkelsensor sowie eine Signalverarbeitungseinheit
zur Erzeugung des Sensorsignales enthält, das an einem Ausgang der Sensoranordnung
bereitgestellt wird. An diesen Ausgang könnte dann ein weiteres Modul, beispielsweise
in Gestalt des Buskopplers oder dergleichen, vorgesehen oder anschließbar sein.
[0060] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen
- Figur 1
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer Kombination einer erfindungsgemäßen
Anhängekupplung mit einer Zugkugelkupplung,
- Figur 2
- eine Explosionsdarstellung
- Figur 3
- eine Schnittdarstellung entlang einer Schnittlinie A-A der Anhängekupplung gemäß Figur
1,
- Figur 4
- eine perspektivische Schrägdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
An- hängekupplung, das in
- Figur 5
- entlang einer Schnittlinie B-B gemäß Figur 4 ge- schnitten dargestellt ist
- Figur 6
- eine perspektivische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen
An- hängekupplung, von der in
- Figur 7
- ein Schnitt entlang einer Schnittlinie C-C gezeigt ist,
- Figur 8
- eine vierte erfindungsgemäße Anhängekupplung, und
- Figur 9
- ein schematisch dargestelltes Drehmitnahmemodul etwa entsprechend einem Ausschnitt
D in Figur 8.
- Figur 10
- eine Querschnittsansicht einer fünften Anhänge- kupplung mit einer Herzkurve zwischen
ihren Dreh- mitnahmekörper und ihrem Drehübertragungsglied,
- Figur 11a
- eine Querschnittsansicht einer sechsten Anhänge- kupplung mit einem Betätigungsglied
zum Halten des Drehmitnahmekörper in einer Ruhestellung,
- Figur 11b
- die Anhängekupplung gemäß Figur 11a, jedoch mit dem Drehmitnahmekörper in Kontaktstellung,
- Figur 12
- den Drehmitnahmekörper der Anhängekupplung gemäß Figur 11a, 11b,
- Figur 13
- ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungs- gemäßen Anhängekupplung in Querschnittsansicht
etwa einer Schnittlinie A-A, in
- Figur 14
- ,in der die Anhängekupplung einzeln perspektivisch dargestellt ist, und
- Figur 15
- eine Teil-Querschnittsansicht der Anhängekupplung aus den Figuren 14 und 15.
[0061] Bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen sind ähnliche oder gleichartige Komponenten
mit denselben Bezugsziffern versehen. Zur Verdeutlichung von Unterschieden sind teilweise
die Kleinbuchstaben a-g hinzugefügt.
[0062] Die in der Zeichnung dargestellten Anhängekupplungen 10a-10g weisen Kupplungseinrichtungen
11a-11g auf, die zur Befestigung an einem Zugfahrzeug 12, beispielsweise einem Personenkraft-Zugfahrzeug,
geeignet sind. Dazu sind an Kugelträgern 13 der Anhängekupplungen 10a-10g beispielsweise
zwei quer verlaufende Bohrungen 14 vorgesehen, mit denen die Kupplungseinrichtung
11a-11g beispielsweise an einem in der Zeichnung nicht dargestellten Querträger des
Zugfahrzeugs 12 angeschraubt werden kann. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird
von einer starren, dauerhaft am Zugfahrzeug 12 angeordneten Anhängekupplung gesprochen.
Es versteht sich, dass die Kupplungseinrichtungen 11a-11g nur beispielhaft für Kupplungseinrichtungen
stehen, die beispielsweise vom Zugfahrzeug 12 entfernbar oder an diesem beweglich
gelagert sind. Beispielsweise könnten die Kugelträger 13 schwenkbeweglich und/oder
schiebebeweglich bezüglich des Zugfahrzeuges 12 gelagert sein, um zwischen einer Arbeitsstellung,
bei der die Anhängekupplung wie in Figur 1 gezeigt hinter das Heck des Zugfahrzeugs
12 vorsteht, und einer Ruhestellung verstellt zu werden, bei der vorzugsweise vorgesehen
ist, dass die Kupplungseinrichtung 11a-11g in Richtung einer Karosserie des Zugfahrzeuges
12 weg bewegt ist, beispielsweise unter und/oder hinter einen Heckstoßfänger. Das
spielt jedoch bezüglich der Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anhängekupplungen
10a-10g keine Rolle.
[0063] Vielmehr steht die nachfolgend im Detail erläuterte, vorteilhafte Anordnung und Ausgestaltung
der Sensoranordnung sowie deren Erfassung eines Drehwinkels im Vordergrund.
[0064] Am vom Zugfahrzeug 12 abgewandten Endbereich des beispielsweise als Arm ("Kupplungsarm")
ausgestalteten Kugelträgers 13 befindet sich eine Kupplungskugel, die zum drehbaren
Lagern einer Zugkugelkupplung 16 eines Anhängers 17 dient. Die Kupplungskugel 15a-15g
greift in eine Kupplungsaufnahme 18 der Zugkugelkupplung 16 in an sich bekannter Weise
ein. Die Zugkugelkupplung 16 ist beispielsweise an einer Deichsel 19 des Anhängers
17 angeordnet und umfasst einen Schwenkhebel 20 zum Betätigen eines Haltebackens 21
zwischen einer Haltestellung (siehe Figur 1) und einer Lösestellung, in der die Kupplungsaufnahme
18 derart weit ist, dass die Zugkugelkupplung 16 von der Kupplungskugel 15a-15g abgenommen
werden kann.
[0065] In der Haltestellung liegen eine Innenfläche 22 der Kupplungsaufnahme 18 und eine
Kugeloberfläche 23 der Kupplungskugel 15a-15g einander gegenüber und zumindest partiell
aneinander an. Mithin kann also die Innenfläche 22 an der Kugeloberfläche 23 entlang
gleiten. Die Kupplungsaufnahme 18 bildet also eine Kugelpfanne, in der die Kupplungskugel
15a-15g aufgenommen ist und in der Art eines Kugelgelenks schwenken kann. Dies ist
an sich bekannt.
[0066] Die Kupplungskugel 15a-15g ist auf einer Stütze 24 angeordnet, die nach oben von
dem Kugelträger 13 absteht. Die Kupplungskugel 15a-15g hat an ihrer Unterseite einen
Rand 25, der von einem Untergreifvorsprung 26 der Zugkugelkupplung 16 untergriffen
wird.
[0067] Bei den Ausführungsbeispielen ist eine einstückige Kupplungseinrichtung 11a-11g dargestellt,
derart, dass der Kugelträger 13, die Stütze 24 und die darauf angeordnete Kupplungskugel
15a-15g einstückig sind. Beispielsweise werden diese Komponenten von einem einzigen
Guss- oder Schmiedeteil gebildet. Es versteht sich, dass auch eine mehrteilige Bauweise
möglich ist, bei der die Komponenten 13 und 15a-15g sowie zweckmäßigerweise 24 miteinander
verschraubt, verschweißt oder in sonstiger Weise miteinander fest verbunden sind.
[0068] Zwischen dem Rand 25 und einer Oberseite 27 einer jeweiligen Kupplungskugel 15a-15g,
die vorliegend abgeflacht ist und eine Stirnseite 28 bildet, befindet sich eine Umfangsmantelfläche
29 der jeweiligen Kugeloberfläche 23.
[0069] Sowohl die Oberseite 27, insbesondere die Stirnseite 28, als auch die Umfangsmantelfläche
29 sowie nicht dargestellter Weise auch der Rand 25 eignen sich zur Anordnung erfindungsgemäßer
Drehmitnahmekörper, wie nachfolgend noch beschrieben wird:
[0070] Bei den Anhängekupplungen 10a-10g sind Drehmitnahmekörper 30a-30g von Drehmitnahmeeinrichtungen
31a-31g für einen Drehmitnahmekontakt mit dem Kupplungsmaul bzw. der Kupplungsaufnahme
18 der Zugkugelkupplung 16 vorgesehen. In einer Kontaktstellung K stehen die Drehmitnahmekörper
30a-30g jedenfalls vor die Kugeloberfläche 23 vor.
[0071] Der Drehmitnahmekörper 30a steht vor die Stirnseite 28 der Kupplungskugel 15a vor,
während die Drehmitnahmekörper 30b-30d vor die Umfangsmantelfläche 29 vorstehen. Der
Drehmitnahmekörper 30a ist in die Kontaktstellung K federbelastet, wofür eine Federanordnung
32 mit einer Schraubenfeder 33 vorgesehen ist. Somit hält sozusagen die Federanordnung
32 den Drehmitnahmekörper 30a in Berührkontakt mit der Kupplungsaufnahme 18. Die Drehmitnahmekörper
30b-30d hingegen sind in sich elastisch oder weisen eine elastische Beschichtung auf,
derart, dass sie bei angekuppelter Zugkugelkupplung 16 stets in Drehmitnahmekontakt
mit der Kupplungsaufnahme 18 sind.
[0072] Nun könnte die Anordnung der Drehmitnahmekörper 30b-30c so getroffen sein, dass sie
auch in Kontakt mit den Haltebacken 21 gelangen. Bevorzugt ist jedoch eine Anordnung
wie in der Zeichnung dargestellt, dergestalt, dass die Drehmitnahmekörper 30b-30d
in Richtung des Zugfahrzeuges 12 orientiert sind, d.h. an einer beim Betrieb mit der
Zugkugelkupplung 16 von dem Haltebacken 21 abgewandten Seite mit der Kupplungsaufnahme
18 in Drehmitnahmekontakt stehen. Das hält die mechanische Beanspruchung gering und
dient zudem zu einer möglichst optimalen Übertragung und Ermittlung eines Drehwinkels
34, den die Zugkugelkupplung 16, mithin also auch der Anhänger 17, bezüglich des Kugelträgers
13, mithin also des Zugfahrzeugs 12, einnimmt.
[0073] Bei den Ausführungsbeispielen kommt es hier im Wesentlichen auf eine Art Gierwinkel
bzw. Winkel um eine beim Betrieb des Gespanns aus Zugfahrzeug 12 und Anhängers 17
im Wesentlichen vertikale Drehachse 35 an, die man auch als Schwenkachse bezeichnen
kann, wobei selbstverständlich auch eine Schwenkwinkelerfassung oder Drehwinkelerfassung
um eine beim Betrieb des Gespanns horizontale Achse ("Rollwinkelerfassung") oder schräg
geneigte Achse erfindungsgemäß möglich wäre, was jedoch bei den Ausführungsbeispielen
nicht der Fall ist.
[0074] Die Drehmitnahmeeinrichtungen 31a-31g weisen Drehübertragungsglieder 36a-36g auf,
die jeweils eine Drehwelle 37 aufweisen oder als solche ausgestaltet sind. Die Drehübertragungsglieder
36a-36g sind jeweils um die Drehachse 35 drehbar an der Kupplungseinrichtung 11a-11g
mittels einer zweckmäßigerweise eine geringe innere Reibung aufweisenden Lageranordnung
99 gelagert und durchsetzen zumindest teilweise die Kupplungskugel 15a-15g bzw. dringen
in diese ein. Weiterhin ist bei den Ausführungsbeispielen die Anordnung so getroffen,
dass die Drehübertragungsglieder 36a-36g auch die Stützen 24 und weiterhin das freie,
die Kupplungskugel 15a-15g tragende Ende der Kugelträger 13 durchsetzen, an deren
Unterseite eine Sensoranordnung 40 angeordnet ist, die zur Erfassung des Drehwinkels
34 ausgestaltet und ausgebildet ist.
[0075] Die Sensoranordnung 40 ist als ein Sensormodul 41 ausgestaltet (ein diskreter Aufbau
wäre alternativ möglich) und umfasst einen Drehwinkelsensor 42, beispielsweise einen
induktiven Sensor, einen magnetoresistiven Sensor (AMR oder GMR), einen Hall-Sensor
oder dergleichen. Der Drehwinkelsensor 42 ist also ein magnetisch arbeitender Sensor.
Selbstverständlich könnte man anstelle eines magnetischen Sensors auch einen kapazitiven,
einen optischen Sensor oder dergleichen andere, einen Drehwinkel erfassende Sensoren
einsetzen. Zur Ansteuerung bzw. Erregung des Drehwinkelsensors 42 dient ein Erregerglied
38, das am jeweiligen Drehübertragungsglied 36a-36g angeordnet ist. Beispielsweise
handelt es sich bei dem magnetisch arbeitenden Drehwinkelsensor 42 um einen Erregermagneten
39. Mithin ist also die Anordnung so getroffen, dass das bewegliche Element vom Erregerglied
38 gebildet wird, während der Drehwinkelsensor 42 ortsfest an der Kupplungseinrichtung
11a-11g angeordnet ist.
[0076] Das Drehübertragungsglied 36a-36g ermöglicht es nunmehr, dass der Drehwinkel mechanisch
aus dem Bereich der Kupplungskugel 15a-15g an den unteren Bereich einer jeweiligen
Kupplungseinrichtung 11a-11g übertragen wird, wo die Sensoranordnung 40 angeordnet
ist.
[0077] Die Sensoranordnung 40 ist im Zusammenhang mit der Anhängekupplung 10a-10g, insbesondere
in Figur 3, im Detail erkennbar. Bei den Anhängekupplungen 10b-10d hingegen ist die
Sensoranordnung 40 nur schematisch dargestellt, arbeitet aber im Prinzip gleich.
[0078] Der Drehwinkelsensor 42 steuert eine Verarbeitungseinheit 43 mit an, d.h. der Ausgang
des Drehwinkelsensors 42 ist mit dem Eingang der Verarbeitungseinheit 43 verbunden.
Die Verarbeitungseinheit 43 erzeugt ein Drehwinkelsignal 44 zur Übertragung an ein
Bordnetz des Zugfahrzeugs 12. Beispielsweise könnte für das Drehwinkelsignal 44 eine
entsprechende Signalleitung vorgesehen sein, die von der Sensoranordnung 40 zum Bordnetz
des Zugfahrzeugs 12 führt. Bevorzugt ist jedoch eine Busankopplung, d.h. das Zugfahrzeug
12 hat einen Datenbus, z.B. einen CAN-Bus, einen LIN-Bus oder dergleichen, mit dem
die Sensoranordnung 40 verbindbar oder wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1
verbunden ist. Die Verarbeitungseinheit 43 speist das Drehwinkelsignal 44 beispielsweise
in einen Buskoppler 45 ein, der seinerseits wiederum zur Anbindung an den vorgenannten
Datenbus dient. Die Sensoranordnung 40 ist beispielsweise über eine Leitung 46 mit
dem Bordnetz des Zugfahrzeugs 12 verbunden. Die Leitung 46 umfasst beispielsweise
eine Busleitung zur Anbindung an den Fahrzeug-Datenbus, mit der seinerseits wiederum
der Buskoppler 45 verbunden ist.
[0079] Wie bereits angedeutet, ist die Sensoranordnung 40 geschützt an der Unterseite des
Kugelträgers 13 angeordnet. Beispielsweise sind der Drehwinkelsensor 42, die Verarbeitungseinheit
43 und der Buskoppler 45 in einem Schutzgehäuse 47 angeordnet, das die vorgenannten
Komponenten kapselt. Diese Komponenten könnten selbstverständlich auch durch eine
einzige elektrische Baueinheit gebildet sein, beispielsweise durch einen ASIC (Application
Specific Integrated Circuit).
[0080] Mithin kapselt also das Schutzgehäuse 47 die elektrischen Komponenten der Sensoranordnung
40. An dieser Stelle sei bemerkt, dass selbstverständlich zu deren Kapselung auch
ein Verguss möglich ist. Jedenfalls ist es vorteilhaft, wenn das Sensormodul 41 als
Ganzes an der Anhängekupplung 10a-10g montierbar ist.
[0081] Weiterhin trägt zum Schutz der Sensoranordnung 40 bei, dass eine Aufnahme 48 an der
Kupplungseinrichtung 11a-11g aufgenommen ist. Die Aufnahme 48 wird von einem Deckel
49 abgedeckt. Mithin entsteht dadurch eine Art geschlossener Schutzraum, in dem die
Sensoranordnung 40 angeordnet ist. Der Deckel 49 ist beispielsweise mittels Schrauben
50 an den Kugelträger 13 angeordnet. Weiterhin ist die Leitung 46 geschützt geführt.
Beispielsweise ist eine Bohrung oder wie beim Ausführungsbeispiel ein Leitungskanal
51 vorgesehen, der sich vom Aufnahmebereich für die Sensoranordnung 40 in Richtung
des fahrzeugseitigen Endes der Kupplungseinrichtung 11a-11g erstreckt. Vorläufig verläuft
der Leitungskanal 51 an der Unterseite des Kugelträgers 13, in dessen Längserstreckungsrichtung
und ist unterseitig offen. Dies ermöglicht eine einfache Montage. Selbstverständlich
könnte auch eine Bohrung oder ein ansonsten geschlossener Kanal vorgesehen sein, um
eine Verbindungsleitung zwischen dem Bordnetz eines jeweiligen Zugfahrzeuges und einer
erfindungsgemäß arbeitenden Sensoranordnung herzustellen.
[0082] Das Erregerglied 38 ist vorteilhaft in einer Abschirmung 52 aufgenommen. Die Abschirmung
52 befindet sich an dem der Sensoranordnung 40 zugewandten Endbereich des Drehübertragungsgliedes
36a-36g. Vorliegend ist die Abschirmung 52 beispielsweise durch einen Abschirmkörper
53 gebildet, der einerseits das freie Ende der Drehwelle 37 aufnimmt, z.B. mit einer
Steck- oder Schraubaufnahme, und andererseits eine zentrale Aufnahme für den Erregermagneten
39 umfasst. Der Erregermagnet 39 steht also nicht vor eine der Sensoranordnung 40
zugewandte Seite der Abschirmung 52 vor, sondern ist in dieses sozusagen versenkt
oder in dieser vertieft aufgenommen. Somit ist also der Erregermagnet 39 von einer
Umfangswand des Abschirmkörpers 53 umgeben, so dass sein Magnetfeld nicht durch die
Umgebung gestört wird, insbesondere nicht durch das magnetische Material der Kupplungseinrichtung
11 beeinflusst wird. Vielmehr gelangt sein Magnetfeld 54 direkt auf den Drehwinkelsensor
42, der dem Erregerglied 38 gegenüberliegt.
[0083] Es versteht sich, dass anstelle oder in Ergänzung der Abschirmung 52 auch Feldleitmittel
vorgesehen sein können, die das Magnetfeld 54 in Richtung des Drehwinkelsensors 42
lenken. Weiterhin ist es auch im Rahmen der Erfindung zu sehen, wenn sonstige Abschirmungsmittel
für ein Erregerglied vorgesehen sind, beispielsweise auch Dichtungen, Kapselgehäuse
oder dergleichen, um das Erregerglied vor Umwelteinflüssen zu schützen.
[0084] Weiterhin ist noch zur Sensoranordnung 40 nachzutragen, dass diese selbstverständlich
auch ohne das Schutzgehäuse 47 einen optimalen Schutz genießen kann. Beispielsweise
könnte der Aufnahmeraum oder die Aufnahme 48 so durch den Deckel 49 abgedeckt sein,
dass ein vollständiger - mit Ausnahme der Leitungszuführung für die Leitung 46 - geschlossener
Schutzraum für den jeweiligen Drehwinkelsensor besteht. Weiterhin ist es denkbar,
den Drehwinkelsensor von unten her an der jeweiligen Kupplungseinrichtung zu montieren
und anschließend beispielsweise durch Verguss oder eine sonstige Schutzmaßnahme zu
schützen. Bevorzugt ist aber das modulare Konzept, bei dem die Sensoranordnung 40
auch nachträglich an der jeweiligen Anhängekupplung 10a-10g montierbar ist.
[0085] Die Drehwellen 37 sind in einem Lagerkanal 55 angeordnet, der entlang der Drehachse
35 zwischen einer Unterseite des Kugelträgers 13, durch die Stütze 24 hindurch bis
zur Kupplungskugel 15a-15g verläuft.
[0086] An dem unteren Bereich des Lagerkanals 55 ist vorzugsweise eine Ausnehmung 56 angeordnet,
die unter anderem den Abschirmkörper 53 aufnimmt. Mithin ist also der Lagerkanal 55
sozusagen an seinem unteren, der Sensoranordnung 40 zugewandten Bereich aufgeweitet.
[0087] Die Ausnehmung 56 dient weiterhin zur Aufnahme einer Lagerscheibe 57, einem sogenannten
Anlaufring oder einer Anlaufscheibe, zur drehbaren Lagerung der Drehmitnahmeeinrichtung
31a-31g bezüglich der Kupplungseinrichtung 11a-11g. Mithin durchdringt die Drehwelle
37 die Lagerscheibe 57, die am Boden der Ausnehmung 56 anliegt und an der der Abschirmkörper
53 drehbar gelagert ist.
[0088] Der Abschirmkörper 53, der sozusagen ein Lagerende des Drehübertragungsglieds 36a
darstellt, wird durch einen Sicherungsring 59 in der Ausnehmung 56 gehalten. Zwischen
dem Sicherungsring 59 und dem Abschirmkörper 53 ist weiterhin eine Dichtung 58 zweckmäßig,
jedoch nicht unbedingt erforderlich.
[0089] Es versteht sich, dass anstelle und/oder in Ergänzung der Dichtung 58 auch ein Drehlager
vorgesehen sein könnte. Dieses Drehlager könnte wie die Lagerscheibe 57 als Gleitlager
ausgestaltet sein, wobei selbstverständlich für beide dieser Lager auch Wälzlager,
insbesondere Kugel- oder Rollenlager, oder dergleichen andere, jeweils erforderliche
Lagereigenschaften bereitstellende Lagereinrichtungen vorgesehen sein könnten. Auch
am anderen Ende des Drehübertragungsgliedes 36a sind Lagermaßnahmen getroffen. So
stützt sich beispielsweise die Federanordnung 32 an einer Lagerscheibe 60 ab. Die
Lagerscheibe 60 ist am Boden einer Ausnehmung 61 vorgesehen, die unter anderem den
Drehmitnahmekörper 30a aufnimmt.
[0090] Die Ausnehmungen 61, 56 sind an einander entgegengesetzten Seiten des Lagerkanales
55 vorgesehen. Die Ausnehmungen 56, 61 sind zweckmäßigerweise zylindrisch, wobei auch
andere Innenkonturen selbstverständlich möglich sind.
[0091] Das Drehübertragungsglied 36a ist also mit den Lagern 57 und 60 drehbar an der Kupplungseinrichtung
11 gelagert.
[0092] Das Lager 57, an dem sich der Abschirmkörper 53 abstützt, verhindert ein Ausziehen
des Drehübertragungsglieds 36a in Richtung der Kugel-Oberseite 27.
[0093] An seiner dem Drehmitnahmekörper 30a zugewandten Seite hat das Drehübertragungsglied
36a einen Haltekopf 62. Der Haltekopf 62 ist im Wesentlichen zylindrisch. Der Haltekopf
62 hat einen Federkanal 63, in dem eine Feder 64 sowie eine Kugel 65 aufgenommen sind.
Die Feder 64 stützt sich einerseits am Boden des Federkanals 63 und andererseits an
der Kugel 65 ab, so dass diese nach radial außen federbelastet ist. Die Kugel 65 bildet
einen Bestandteil einer Rastanordnung 66, die weiterhin eine Rastaufnahme 67 umfasst.
Mithin ist also die Kugel 65 in Richtung der Rastaufnahme 67 belastet. Beim Ausführungsbeispiel
verläuft der Federkanal 63 radial bezüglich der Drehachse 35. Somit ist also die Kugel
65 bezüglich des Drehübertragungsglieds 36a nach radial außen belastet.
[0094] Die Rastanordnung 66 dient zur Verrastung des Drehmitnahmekörpers 30a mit dem Drehübertragungsglied
36a. Die Rastaufnahme 67 ist als eine Längsnut ausgestaltet, die zumindest im Wesentlichen
parallel zur Drehachse 35 verläuft. Die Rastaufnahme 67 ist beispielsweise an der
Innenseite einer Steckaufnahme 68 des Drehmitnahmekörpers 30a ausgebildet. Der Haltekopf
62 der Drehwelle 37 ist in die Steckaufnahme 68 eingesteckt. Beim Einstecken wird
die Kugel 65 zunächst nach radial innen in Richtung des Federkanals 63 verdrängt.
Wenn sich der Federkanal 63 und die Rastaufnahme 67 gegenüberstehen, drückt die Feder
64 die Kugel 65 nach außen vor einen Außenumfang des Haltekopfes 62 vor, so dass sie
in die Rastaufnahme 67 einrastet. Auf diesem Wege ist also ein einfaches Einrasten
bzw. Montieren des Drehmitnahmekörpers 30a an dem Drehübertragungsglied 36a möglich.
[0095] Zudem wird dadurch eine Drehfestigkeit erzielt. Die Rastaufnahme 67 ist nämlich etwas
schmaler als der Durchmesser der Kugel 65. Dadurch liegt die Kugel 65 stets bezüglich
des Drehwinkels 34 an den umfangsseitigen Seitenflanken der Rastaufnahme 67 an, so
dass zwischen dem Drehmitnahmekörper 30a und dem Drehübertragungsglied 36a eine optimale
Drehfestigkeit vorhanden ist. Zugleich können die beiden Körper 36a, 30a aber auch
außer Eingriff gelangen, beispielsweise durch Ziehen des Drehmitnahmekörpers 30a aus
der Ausnehmung 61 heraus oder auch durch eine zu hohe Drehbelastung. In beiden Fällen
gibt die Kugel 65 quasi nach. Vorzugsweise ist an der Rastaufnahme 67 eine Schräge
75 vorgesehen, die ein Abziehen des Drehmitnahmekörpers 30a vom Drehübertragungsglied
36a erleichtert.
[0096] Der Haltekopf 62 kann eine Außenumfangskontur haben, die zur Steckaufnahme 68 passt,
z.B. eine zylindrische, ist vorliegend jedoch kubisch.
[0097] Zweckmäßigerweise ist der Haltekopf 62 in der Steckaufnahme 68 drehbar, wobei die
Drehfestigkeit durch die Rastanordnung 66 hergestellt wird.
[0098] Weiterhin ist zwischen einem Außenumfang des Drehmitnahmekörpers 30a und einem Innenumfang
der Ausnehmung 61 eine Lagerscheibe 69 angeordnet, so dass der Drehmitnahmekörper
30a in der Ausnehmung 61 drehbar gelagert ist.
[0099] Die Lagerscheibe 69 ist vorliegend eine Scheibe mit einem Flanschvorsprung, der sich
an einer Stufe 70 der Ausnehmung 61 abstützt. Die Federanordnung 32 wirkt weiterhin
auf eine Stirnseite des Haltekopfes 62, mithin also auf eine Stirnseite der Umfangswand,
die die Steckaufnahme 68 begrenzt.
[0100] Es wäre auch möglich, dass die Federanordnung 32 auf den Drehmitnahmekörper 30a wirkt,
z.B. in der Art wie auf den Drehmitnahmekörper 30f, siehe Figuren 11a, 11b.
[0101] An dem Drehmitnahmekörper 30a ist weiterhin eine Dichtung 71 vorgesehen, deren Außenumfang
am Innenumfang der Ausnehmung 61 anliegt. Die Dichtung 71 ist in einer Ringnut 72
des Drehmitnahmekörpers 30 aufgenommen. Beispielsweise ist die Dichtung 71 im Querschnitt
U-förmig.
[0102] An seiner freien, der Kupplungsaufnahme 18 zugewandten oder zugeordneten Stirnseite
hat der Drehmitnahmekörper 30a noch eine Reibkappe 73, beispielsweise aus NBR. Die
Reibkappe 73 ist an ihrem Außenumfang abgerundet, d.h. sie hat Rundungen, die etwa
denselben Verlauf haben, wie die Krümmung der Kugel- bzw. Umfangsmantelfläche 29,
vorzugsweise sogar noch etwas stärker geneigt. Dadurch gleitet die Innenfläche 22
der Kupplungsaufnahme 18 stets auf die Reibkappe 73 auf, z.B. beim Aufsetzen auf die
Kupplungskugel 15a und/oder beim Fahrbetrieb, was Zerstörungen verhindert. Andererseits
reibt die Reibkappe 73 derart an der Innenseite der Kupplungsaufnahme 18, dass ein
Reibschluss hergestellt ist. Dreht also die Zugkugelkupplung 16 relativ zur Kupplungskugel
15a, wird dadurch der Drehmitnahmekörper 30a mit gedreht und mit ihm auch die übrigen
Komponenten der Drehmitnahmeeinrichtung 31a, also auch das Drehübertragungsglied 36a
und das daran angeordnete Erregerglied 38.
[0103] Andererseits kann der Drehmitnahmekörper 30a bei Verschleiß leicht ausgewechselt
werden. Unterhalb der Reibkappe 73 ist am Drehmitnahmekörper 30a vorzugsweise ein
Eingriff, insbesondere eine Ringnut 74 vorhanden, an dem der Drehmitnahmekörper 30a
ergriffen und von dem Drehübertragungsglied 36a abgezogen werden kann.
[0104] Selbstverständlich könnte die Reibkappe 73 auch anders als dargestellt noch Formschlussvorsprünge
und/oder Aufnahmen an ihrer Drehmitnahmefläche 76 aufweisen, um einen formschlüssigen
Kontakt mit der Kupplungsaufnahme 18 herzustellen.
[0105] Der Drehmitnahmekörper 30b der Anhängekupplung 10b wird von einem Reibrad 80 gebildet,
das in einer Ausnehmung 81 an der Kupplungskugel 15b aufgenommen ist. Die Ausnehmung
81 ist in der Art einer Tasche ausgestaltet. Das Reibrad 80 ist an einer separaten
Lagerwelle 82 gelagert. Ein Außenumfang des Reibrades 80 ist in Reibkontakt mit einem
dem Reibrad 80 zugewandten Ende der Drehwelle 37 und treibt die Drehwelle 37 an. Dreht
also die Zugkugelkupplung 16 auf der Kupplungskugel 15b, wird das Reibrad 80 mit gedreht.
Das Reibrad 80 treibt dann seinerseits die Drehwelle 37 an, an deren der Sensoranordnung
40 zugewandten Seite das Erregerglied 38 angeordnet ist.
[0106] Die Lagerwelle 82 und die Drehwelle 37 sind parallel zueinander angeordnet. Es versteht
sich, dass auch eine Schräganordnung möglich ist. Mithin ist also das Reibrad 80 Bestandteil
eines Reibradgetriebes 83.
[0107] Bei der Anhängekupplung 10c hingegen ist ein Radialkörper 85, der das Drehübertragungsglied
36c bildet, mit der Drehwelle 37 drehfest verbunden. Der Radialkörper 85, der anders
als dargestellt in der Zeichnung auch durch einen Stiftkörper gebildet sein könnte,
der radial von der Drehwelle 37 absteht und vor die Kugeloberfläche 23 vorsteht, ist
vorliegend als eine Art Kreissegmentscheibe ausgestaltet. Mithin steht also ein Ringumfang
des Radialkörpers 85 vor die Kugeloberfläche 23 vor, um dort einen Reibschluss mit
der Kupplungsaufnahme 18 herzustellen, wenn die Zugkugelkupplung 16 auf die Kupplungskugel
15c aufgesetzt ist. Der Radialkörper 85 ist in einer Ausnehmung 86 der Kupplungskugel
15c schwenkbar gelagert. Er kann um die Drehachse 35 schwenken, vorliegend um ca.
130°. Es versteht sich, dass ein derart großer Schwenkwinkel in der Praxis nicht notwendig
ist, so dass die Ausnehmung 86 anders als dargestellt einen kleineren Winkelsegmentanteil
der Kupplungskugel 15c einschließen könnte. Größe Schwenkwinkel sind aber auch realisierbar,
z.B. 180 °.
[0108] Bei der Anhängekupplung 10d ist an dem von der Sensoranordnung 40 abgewandten Ende
des Drehübertragungsglieds 36d ein Rad 90 drehfest angeordnet. Das Rad 90 ist ein
Bestandteil eines Riemengetriebes 91, das in einer Ausnehmung 92 an der Kupplungskugel
15d angeordnet ist. Das Rad 90 wird durch einen Riemen 93 angetrieben, der sowohl
um das Rad 90 als auch um eine Umlenkrolle 94 verläuft. Zum Antrieb des Riemens 93
sind Mitnehmerrollen 95 vorgesehen, die vor die Ausnehmung 92, d.h. vor die Kupplungskugel
15d vorstehen. Der Riemen 93 läuft also zwischen der Umlenkrolle 94 und den beiden
Mitnehmerrollen 95, die insgesamt etwa in den Eckbereichen eines Dreieckes angeordnet
sind. Selbstverständlich würde auch nur eine einzige Mitnehmerrolle 95 ausreichen.
Allerdings stellen die beiden Mitnehmerrollen 95 einen besseren Reibschluss zur Kupplungsaufnahme
18 her.
[0109] An dieser Stelle sei noch bemerkt, dass selbstverständlich auch ein Reibriemen oder
ein sonstiges Mitnahmeglied flexibler Art auch direkt vor eine Oberfläche einer Kupplungskugel
einer erfindungsgemäßen Anhängekupplung vorstehen könnte, um direkt von der Zugkugelkupplung,
beispielsweise deren Innenfläche, in der jeweiligen Drehrichtung angetrieben zu werden.
[0110] Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figuren 1 bis 3 ist der Drehmitnahmekörper 30a stets
in die Kontaktstellung K federbelastet, was beispielsweise einen Ausgleich bei Kupplungsaufnahmen
18 unterschiedlicher Hersteller oder sonstiger Toleranzen ermöglicht. Vorteilhaft
ist es aber auch, wenn der Drehmitnahmekörper nicht stets in der Kontaktstellung K
ist, in der der vor die Kugeloberfläche 23 jedenfalls weit vorsteht, sondern auch
in eine Ruhestellung R verstellbar ist, in der er beispielsweise mit der Kugeloberfläche
23 fluchtet oder gar hinter diese zurückversetzt ist. Das ist bei den Ausführungsbeispielen
gemäß Figuren 10 bis 12 der Fall, wobei bei den Anhängekupplungen 10e und 10f Halteanordnungen
100a, 100b vorgesehen sind, um den Drehmitnahmekörper 30e, 30f in der Ruhestellung
R zu halten oder zu einer Verstellung in die Kontaktstellung K freizugeben.
[0111] Bei der Anhängekupplung 10e ist eine Herzkurve 105 vorgesehen, beispielsweise an
der Innenseite bzw. der Steckaufnahme 68 des Drehmitnahmekörpers 30e, in die ein Kurvenfolger
(nicht dargestellt) am Haltekopf 62 des Drehübertragungsgliedes 36e eingreift. Die
Funktionsweise ist beispielsweise von Kugelschreibern mit Druckknopfbetätigung bekannt.
Es versteht sich, dass die Herzkurve 105 auch am Haltekopf 62 angeordnet sein kann,
wohingegen der Kurvenfolger, der in die Herzkurve 105 eingreift, in diesem Falle dann
an der Innenseite der Steckaufnahme 68 anzuordnen wäre.
[0112] Eine Grundkonstruktion der Anhängekupplung 10f gleicht der Anhängekupplung 10a, wobei
allerdings der Drehmitnahmekörper 30f durch ein Betätigungsglied 110, das mit der
Rastanordnung 66 zusammenwirkt, einen Bestandteil der Halteanordnung 100b bildet.
Das Betätigungsglied 110 hat eine vor die Kugeloberfläche 23 vorstehende Betätigungsfläche
111 an seinem Betätigungsende 112. Das Betätigungsglied 110 ist stangenartig oder
stabförmig ausgestaltet. Das Betätigungsende 112 steht in der Art eines Druckknopfes
oder Stiftes vor die Kugeloberfläche 23 vor, z.B. etwa äquatorial. Das Betätigungsglied
110 ist in einem Kanal 113 an der Kupplungskugel 15f schiebebeweglich gelagert. Der
Kanal 113 verläuft winkelig, vorliegend rechtwinkelig, zum Lagerkanal 55 oder zum
Außenumfang des Drehmitnahmekörpers 30f. Der Kanal 113 fluchtet mit einer Schlüssellochbohrung
117 des Drehmitnahmekörpers 30f, die eine Blockieröffnung 118 sowie einen Führungskanal
119, der der Rastaufnahme 67 funktional entspricht, umfasst.
[0113] Das Betätigungsglied 110 ist durch eine Feder 116 federbelastet, die sich an einem
Boden 115 des Kanals 113 einerseits und andererseits an einem Kopf 114 des Betätigungsglieds
110 abstützt und dieses in eine Freigabestellung (Figur 11b belastet. In der Freigabestellung
F wirkt das Betätigungsglied 110 auf die Kugel 65, also das Rastglied der Rastanordnung
66, und drückt dieses aus der Blockieröffnung 118 heraus. Dann kann die Federanordnung
32 das Drehübertragungsglied 36f in die Kontaktstellung K verstellen, da die Kugel
65 in den Führungskanal 119 gelangen kann, um eine spielfreie Drehmitnahme des Drehmitnahmekörpers
30f an dem Drehübertragungsglied 36f zu realisieren.
[0114] Die Federkonstante der Feder 116 ist kleiner als die Federkonstante der Feder 64,
so dass das Betätigungsglied 110 im unbelasteten Zustand, d.h. wenn nichts auf das
Betätigungsende 112 in Richtung des Drehmitnahmekörpers 30f einwirkt, nach radial
außen vor die Kugeloberfläche 23 verdrängt wird, wobei die Kugel 65 in die Blockieröffnung
118 eindringt.
[0115] Das in den Figuren 13 bis 15 beschriebene siebte Ausführungsbeispiel hat ähnliche
Komponenten wie die Anhängekupplung gemäß Figuren 1-3, allerdings nicht mit einem
stiftartigen Drehmitnahmekörper 30a, sondern mit einem eine Art Kappe bildenden Kugelsegment
120 als Drehmitnahmekörper 30g.
[0116] Das Kugelsegment 120 bildet eine Art Kappe einer Gesamtkugel 121, die auch noch einen
unteren Teil umfasst, nämlich eine Teilkugel 122. Das Kugelsegment 120 und die Teilkugel
122 sind komplementär zueinander, das heißt sie ergänzen sich. Eine Kugeloberfläche
123 der unteren Teilkugel 122 und eine Kugeloberfläche 124 des Kugelsegments 120 bzw.
Drehmitnahmekörper 30g ergänzen sich zu der gesamten Kugeloberfläche 23.
[0117] Dabei ist die Anordnung so getroffen, dass die untere, von der beim Zugebetrieb der
Anhängekupplung 10g fest stehenden Teilkugel 122 bereitgestellte Kugeloberfläche 123
im Vergleich zur oberen Kugeloberfläche 124 zumindest in Bezug auf den Eingriff bzw.
die Zusammenwirkung mit der Kupplungsaufnahme 18 größer ist. Mithin greift also die
Kupplungsaufnahme 18 zumindest was die Zugkräfte oder Schubkräfte oder Querkräfte
in horizontaler Richtung (beim Fahrbetrieb) betrifft, im Wesentlichen an der feststehenden,
sie gleitend lagernden Kugeloberflächen 123 an.
[0118] Der obere Teil der Gesamtkugel 121, nämlich die Kugeloberfläche 124, dient hingegen
der Drehmitnahme, um über das Übertragungsglied 36g einen Drehimpuls bzw. ein Drehsignal
auf den Drehwinkelsensor 42 zu erzeugen.
[0119] Selbstverständlich ist die obere Kugeloberfläche 124 zweckmäßigerweise mit einer
Haftbeschichtung und/oder einer Verrippung oder einer sonstigen, schematisch dargestellten
Formschlusskontur 134 ausführbar, um die Drehmitnahme zwischen einerseits der Zugkugelkupplung
16 und andererseits dem Drehmitnahmekörper 30g zu verbessern.
[0120] Ferner kann die obere Kugeloberfläche 124 auch mit einem elastischen Kunststoff versehen
oder daraus gebildet sein, wobei der Kunststoff vorteilhaft nachgibt, wenn die Zugkugelkupplung
16 aufliegt.
[0121] Weiter kann der Drehmitnahmekörper 30g vorteilhaft in Richtung vom beim Zugebetrieb
der Anhängekupplung 10g feststehenden Teil weg, insbesondere von der Teilkugel 122
weg, (in die Kontaktstellung K) federbelastet sein, um den Kontakt mit der Zugkugelkupplung
16 zu verbessern.
[0122] Normgerechte Kupplungskugeln sind an ihrer Oberseite abgeflacht. Dementsprechend
weißt zweckmäßigerweise auch die Teilkugel 122 an ihrer Oberseite eine Abflachung
125 auf. Insbesondere der Bereich der Abflachung 125 kann für eine formschlüssige
Mitnahme ausgestaltet sein. Man kann beispielsweise eine Verzahnung, beispielsweise
in der Art eines Schraubenkopfes vorsehen, in die ein entsprechender Vorsprung, z.B.
in der Art eines Schrauberbits, an der Zugkugelkupplung 16 (nicht dargestellt) eingreift.
[0123] Der Drehmitnahmekörper 30g ist mit dem Drehübertragungsglied 36g drehfest verbunden.
Dazu durchdringt ein Stift 126 zueinander koaxiale Bohrungen 127, 128 am Drehübertragungsglied
36g und dem Drehmitnahmekörper 30g.
[0124] In einem Kontaktbereich des Kugelsegments 120 zur Teilkugel 122, das heißt im Bereich
einander gegenüberliegender Stirnseiten, ist ein Wälzlager 129 angeordnet, das den
Drehmitnahmekörper 30g in Richtung der Drehachse 35 unmittelbar auf dem feststehenden
Teil der Anhängekupplung 10g lagert, nämlich an einer Stirnseite 131 der Teilkugel
122. Bevorzugt ist an dem Kugelsegment und/oder der Teilkugel eine Aufnahme vorgesehen,
in der das Wälzlager 129 aufgenommen ist.
[0125] Das Wälzlager 129 befindet sich im Innenraum einer Dichtung 130, vorliegenden einem
O-Ring oder Dichtring, so dass es gegenüber Umwelteinflüssen geschützt ist.
[0126] Das Kugelsegment 120 befindet sich oberhalb einer äquatorialen Ebene 132 der Gesamtkugel
121, so dass sich die Zugkugelkupplung 16 nicht nur unterhalb der äquatorialen Ebene
132, sondern auch oberhalb derselben an der Kugeloberfläche 123 abstützen kann.
[0127] Zweckmäßigerweise kann im Bereich des Drehübertragungsglieds 36g eine zusätzliche
Lagerung, insbesondere ein Wälzlager vorgesehen sein. Beispielsweise könnte in der
Ausnehmung 61 ein Wälzlager 133 angeordnet werden, das insbesondere zur Aufnahme von
quer zur Drehachse 35 wirkenden Kräften ausgestaltet ist.
[0128] Die Wälzlager 133, 129 können beispielsweise Nadellager, Rollenlager oder Kugellager
sein.
[0129] Weiterhin ist festzuhalten, dass selbstverständlich beliebige Kombinationen der vorigen
Ausführungsbeispiele sowie der eingangs genannten Ausführungsformen möglich sind.
[0130] Des Weiteren ist es nicht unbedingt erforderlich, dass die Sensoranordnung unmittelbar
an der Unterseite des Kugelträgers angeordnet ist, sondern auch einen weiter oben
an der Kupplungseinrichtung angeordneten Sensor umfassen könnte.
1. Anhängekupplung für ein Zugfahrzeug (12), insbesondere ein Personen-Kraftfahrzeug,
zum Anhängen eines Anhängers (17) an das Zugfahrzeug (12), mit einer Kupplungseinrichtung
(11a-11f), die einen Kugelträger (13) und eine an einem freien Ende des Kugelträgers
(13) angeordnete Kupplungskugel (15a-15g) zum drehbaren Lagern einer Kupplungsaufnahme
(18) einer Zugkugelkupplung (16) des Anhängers (17) umfasst, wobei eine Innenfläche
(22) der Kupplungsaufnahme (18) an einer Kugeloberfläche (23) der Kupplungskugel (15a-15g)
gleiten kann, und mit einer Sensoranordnung (40) zur Erfassung eines Drehwinkels (34)
der Zugkugelkupplung (16) bezüglich des Kugelträgers (13), dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Drehmitnahmeeinrichtung (31a-31g) aufweist, die mindestens einen in einer
Kontaktstellung (K) vor die Kugeloberfläche (23) vorstehenden Drehmitnahmekörper (30a-30g)
aufweist, der relativ zu der Kugeloberfläche (23) an der Kupplungseinrichtung (11a-11f)
drehbar gelagert ist und eine zu einem reibschlüssigen und/oder formschlüssigen und/oder
kraftschlüssigen Drehmitnahmekontakt mit der Kupplungsaufnahme (18), insbesondere
der Innenfläche (22) der Kupplungsaufnahme (18), ausgestaltete Drehmitnahmefläche
(76) aufweist, und dass die Sensoranordnung (40) zur Erfassung eines Drehwinkels (34)
des mindestens einen Drehmitnahmekörpers (30a-30g) relativ zu dem Kugelträger (13)
ausgestaltet ist.
2. Anhängekupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Sensoranordnung (40) und dem mindestens einen Drehmitnahmekörper (30a-30g)
ein mit dem mindestens einen Drehmitnahmekörper (30a-30g) drehgekoppeltes, insbesondere
als Drehwelle (37) ausgestaltetes und/oder mit dem Drehmitnahmekörper (30a-30g) einstückiges,
Drehübertragungsglied (36a-36g) angeordnet ist.
3. Anhängekupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplungskugel (15a-15g) und die Sensoranordnung (40) an einander entgegengesetzten
Seiten des Kugelträgers (13) angeordnet sind.
4. Anhängekupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmitnahmekörper (30a-30g) als Kugelsegment (120) und die Kupplungskugel (15a-15g)
als Teilkugel (122) ausgestaltet sind, und dass das Kugelsegment (120) die Teilkugel
(122) zu einer, insbesondere vertikal stirnseitig abgeflachten, Gesamtkugel (121)
ergänzt.
5. Anhängekupplung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kugelsegment (120) eine vertikal obere Stirnseite der Gesamtkugel (121) bereitstellt
und/oder dass das Kugelsegment (120) oberhalb einer äquatorialen Ebene (132) der Gesamtkugel
(121) angeordnet ist und/oder dass zwischen einer dem Kugelsegment (120) zugewandten
Stirnseite (131) der Teilkugel (122) und dem Kugelsegment (120) ein Gleitlager und/oder
ein Wälzlager (129) und/oder ein Dichtung (130), insbesondere ein Dichtring, angeordnet
sind.
6. Anhängekupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehübertragungsglied (36a-36g) und der mindestens eine Drehmitnahmekörper (30a-30g)
insbesondere werkzeuglos lösbar miteinander verbunden sind und/oder dass der mindestens
eine Drehmitnahmekörper (30a-30g) und das Drehübertragungsglied (36a-36g), insbesondere
spielfrei, drehfest miteinander verbunden sind oder relativ zueinander beweglich und
über ein Getriebe miteinander drehgekoppelt sind und/oder dass das Drehübertragungsglied
(36a-36g) und der mindestens eine Drehmitnahmekörper (30a-30g) durch eine Rastanordnung
(66) miteinander verrastbar sind, wobei die Rastanordnung (66) vorteilhaft ein insbesondere
an dem Drehübertragungsglied (36a-36g) angeordnetes, federbelastetes Rastglied umfasst,
das in eine insbesondere als Nut ausgestaltete Rastaufnahme (67) eingreift.
7. Anhängekupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehübertragungsglied (36a-36g) den Drehmitnahmekörper (30a-30g) drehbar bezüglich
eines Grundkörpers der Kupplungseinrichtung (11a-11f) lagert.
8. Anhängekupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmitnahmeeinrichtung (31a-31g) ein mit dem mindestens einen Drehmitnahmekörper
(30a-30g) drehgekoppeltes Erregerglied (38), insbesondere einen Erregermagneten (39),
zur Zusammenwirkung mit der Sensoranordnung (40) aufweist und/oder dass sie eine insbesondere
an der Drehmitnahmeeinrichtung (31a-31g) angeordnete Abschirmung (52) für das Erregerglied
(38) aufweist.
9. Anhängekupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Drehmitnahmekörper (30a-30g) eine Elastizität in Richtung der
Kontaktstellung (K) aufweist und/oder durch eine Federanordnung (32) in die Kontaktstellung
(K) federbelastet ist, in der mindestens eine Drehmitnahmekörper (30a-30g) vor die
Kugeloberfläche (23) vorsteht, wobei sich die Federanordnung (32) vorteilhaft an einem
Drehlager, insbesondere einem Lagerring, abstützt, mit dem die Drehmitnahmeeinrichtung
(31a-31g) an einem Grundkörper der Kupplungseinrichtung (11a-11f) drehbar gelagert
ist.
10. Anhängekupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Drehmitnahmekörper (30a-30g) in der Kontaktstellung (K) und/oder
in einer Ruhestellung (R) durch eine Halteanordnung (100a; 100b) festlegbar, insbesondere
verrastbar ist, in der der mindestens eine Drehmitnahmekörper (30a-30g) weniger weit
vor die Kugeloberfläche (23) vorsteht als in der Kontaktstellung (K), insbesondere
mit Kugeloberfläche (23) fluchtet oder hinter die Kugeloberfläche (23) zurückversetzt
ist.
11. Anhängekupplung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteanordnung (100a; 100b) eine Herzkurve (105), in die ein Kurvenfolger eingreift,
und/oder ein Betätigungsglied (110) umfasst, das eine vor die Kupplungseinrichtung
(11a-11f) vorstehende, insbesondere durch die Zugkugelkupplung (16) betätigbare Betätigungsfläche
(111) aufweist, mit der das Betätigungsglied (110) in eine Freigabestellung betätigbar
ist, in der der mindestens eine Drehmitnahmekörper (30a-30g) zu einer Verstellung
in die Kontaktstellung (K) freigegeben ist, und das in einer Blockierstellung eine
Blockierung des mindestens einen Drehmitnahmekörpers (30a-30g) in der Ruhestellung
(R) bewirkt, wobei das Betätigungsglied (110) zweckmäßigerweise auf die Rastanordnung
(66), insbesondere deren Rastglied, wirkend angeordnet ist, mit der das Drehübertragungsglied
(36a-36g) und der mindestens eine Drehmitnahmekörper (30a-30g) miteinander verrastbar
sind.
12. Anhängekupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugeloberfläche (23) eine vom Kugelträger (13) abgewandte Oberseite (27), insbesondere
eine Stirnseite (28), und eine sich zwischen der Oberseite (27) und dem Kugelträger
(13) erstreckende Umfangsmantelfläche (29) aufweist, und dass der mindestens eine
Drehmitnahmekörper (30a-30g) einen Drehmitnahmekörper (30a-30g) umfasst, der in der
Kontaktstellung (K) vor die Oberseite (27) vorsteht und/oder einen Drehmitnahmekörper
(30a-30g) umfasst, der in der Kontaktstellung (K) vor die Umfangsmantelfläche (29)
vorsteht.
13. Anhängekupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehmitnahmekörper (30a-30g) ein Rad (80) oder einen flexiblen Riemen (93) oder
einen insbesondere als Flügelsegment ausgestalteten Radialkörper (85) oder ein Kappenelement
umfasst oder dadurch gebildet ist und/oder dass der Drehmitnahmekörper (30a-30g) aus
einem reibschlüssigen Antirutsch-Material, insbesondere Nitrilkautschuk, besteht oder
mit einer Beschichtung aus Antirutsch-Material versehen ist und/oder dass der Drehmitnahmekörper
(30a-30g) mindestens eine Formschlusskontur zur Herstellung eines Formschlusses mit
der Kupplungsaufnahme (18) aufweist und/oder dass der Drehmitnahmekörper (30a-30g)
für eine Kraftwirkung in Richtung der Kupplungsaufnahme (18) mindestens einen Magneten
aufweist.
14. Anhängekupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmitnahmeeinrichtung (31a-31g), insbesondere der mindestens eine Drehmitnahmekörper
(30a-30g), mittels einer Lageranordnung (99) derart an der Kupplungseinrichtung (11a-11f)
drehbar gelagert ist, dass eine Reibung zwischen dem mindestens einen Drehmitnahmekörper
(30a-30g) und der Kupplungsaufnahme (18), wenn diese an der Anhängekupplung montiert
ist, mindestens doppelt so groß, zweckmäßigerweise 3 bis 10 mal so groß, vorzugsweise
11 bis 30 mal so groß ist wie eine Reibung zwischen der Drehmitnahmeeinrichtung (31a-31g)
und der Kupplungseinrichtung (11a-11f).
15. Sensoranordnung (40) zur Verwendung mit einer Anhängekupplung (10a-10g) für ein Zugfahrzeug
(12), insbesondere ein Personen-Kraftfahrzeug, die zum Anhängen eines Anhängers (17)
an das Zugfahrzeug (12) eine Kupplungseinrichtung (11a-11f) aufweist, wobei die Kupplungseinrichtung
(11a-11f) einen Kugelträger (13) und eine an einem freien Ende des Kugelträgers (13)
angeordnete Kupplungskugel (15a-15g) zum drehbaren Lagern einer Kupplungsaufnahme
(18) einer Zugkugelkupplung (16) des Anhängers (17) umfasst, wobei eine Innenfläche
(22) der Kupplungsaufnahme (18) an einer Kugeloberfläche (23) der Kupplungskugel (15a-15g)
gleiten kann, wobei die Sensoranordnung (40) zur Erfassung eines Drehwinkels (34)
der Zugkugelkupplung (16) bezüglich des Kugelträgers (13) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoranordnung (40) eine Drehmitnahmeeinrichtung (31a-31g) aufweist, die mindestens
einen in einer Kontaktstellung (K) vor die Kugeloberfläche (23) vorstehenden Drehmitnahmekörper
(30a-30g) aufweist, der relativ zu der Kugeloberfläche (23) an der Kupplungseinrichtung
(11a-11f) drehbar gelagert ist und eine zu einem reibschlüssigen und/oder formschlüssigen
Drehmitnahmekontakt mit der Kupplungsaufnahme (18) ausgestaltete Drehmitnahmefläche
(76) aufweist, und dass die eine Sensoranordnung (40) zur Erfassung eines Drehwinkels
(34) des mindestens einen Drehmitnahmekörpers (30a-30g) relativ zu dem Kugelträger
(13) ausgestaltet ist.